Pela primeira vez, astrónomos que utilizam o Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA rastrearam um fluxo de gás de um enxame de estrelas jovens na nossa Galáxia - conhecimentos que nos ajudam a compreender como o Universo evoluiu.

O enxame, chamado Westerlund 1, está localizado a cerca de 12.000 anos-luz de distância, na constelação austral do Altar. É o superenxame estelar mais próximo, mais massivo e mais luminoso da Via Láctea. A única razão pela qual Westerlund 1 não é visível a olho nu é por estar rodeado por espessas nuvens de poeira. O seu fluxo estende-se abaixo do plano da Galáxia e está cheio de partículas de alta velocidade, difíceis de estudar, chamadas raios cósmicos.

"É crucial compreender os fluxos dos raios cósmicos para compreender melhor a evolução a longo prazo da Via Láctea", disse Marianne Lemoine-Goumard, astrofísica da Universidade de Bordéus, França. "Pensamos que estas partículas transportam uma grande quantidade da energia libertada nos enxames. Podem ajudar a impulsionar os ventos galácticos, regular a formação estelar e distribuir elementos químicos dentro da Galáxia".

Os resultados foram publicados a 9 de dezembro na revista Nature Communications. Lemoine-Goumard liderou a investigação com Lucia Härer e Lars Mohrmann, ambos do Instituto Max Planck de Física Nuclear em Heidelberg, Alemanha.

Superenxames de estrelas como Westerlund 1 contêm mais de 10.000 vezes a massa do nosso Sol. São também mais luminosos e contêm um maior número de estrelas raras e massivas do que outros enxames.

Os cientistas pensam que as explosões de supernova e os ventos estelares no interior dos enxames estelares empurram o gás ambiente para o exterior, impulsionando os raios cósmicos para perto da velocidade da luz. Cerca de 90% destas partículas são núcleos de hidrogénio, ou protões, e as restantes são eletrões e núcleos de elementos mais pesados.

Como as partículas dos raios cósmicos têm carga elétrica, mudam de rota quando encontram campos magnéticos. Isto significa que os cientistas não conseguem rastreá-las até às suas fontes. Os raios gama, no entanto, viajam em linha reta. Os raios gama são a forma de luz com maior energia e os raios cósmicos produzem raios gama quando interagem com a matéria no seu ambiente.

A maioria das observações de raios gama de enxames estelares tem uma resolução limitada, pelo que os astrónomos os veem efetivamente como áreas indistintas de emissão. No entanto, como Westerlund 1 está tão perto e é tão brilhante, é mais fácil de estudar.

Em 2022, cientistas que utilizavam um grupo de telescópios na Namíbia, operado pelo Instituto Max Planck, denominado HESS (High Energy Stereoscopic System), detetaram um anel distinto de raios gama em torno de Westerlund 1 com energias biliões de vezes superiores à da luz visível.

Lemoine-Goumard, Härer e Mohrmann perguntaram-se se as propriedades únicas do enxame lhes permitiriam ver outros pormenores, analisando as quase duas décadas de dados do Fermi a energias ligeiramente inferiores - milhões a milhares de milhões de vezes a energia da luz visível.

A sensibilidade e a resolução do Fermi permitiram aos investigadores filtrar outras fontes de raios gama, como remanescentes estelares de rotação rápida chamados pulsares, radiação de fundo e o próprio Westerlund 1.

Dados do Telescópio Espacial de Raios Gama Fermi da NASA revelam a bolha de gás do enxame estelar Westerlund 1. As cores mais brilhantes indicam uma maior probabilidade de os raios gama serem provenientes de tipos específicos de fontes pontuais, nomeadamente dois pulsares localizados no centro e na parte mais brilhante da imagem. Os contornos cor-de-rosa denotam mudanças acentuadas na probabilidade. Uma característica laranja-magenta subjacente estende-se para baixo na imagem, a partir da localização do enxame, e representa o fluxo nascente. As linhas cinzentas indicam a distância abaixo do plano galáctico. A bolha tem mais de 650 anos-luz de comprimento e está ligeiramente afastada de nós. A atividade estelar de Westerlund 1 empurra mais facilmente o gás para fora, para regiões de menor densidade do disco da Galáxia. Crédito: Centro de Voo Espacial Goddard da NASA/Lemoine-Goumard et al. 2025; ESA/Webb, NASA e CSA, M. Zamani (ESA/Webb), M. G. Guarcello (INAF-OAPA) e equipa EWOCS

O que restou foi uma bolha de raios gama que se estende por mais de 650 anos-luz a partir do enxame, abaixo do plano da Via Láctea. Isto significa que o fluxo é cerca de 200 vezes maior do que o próprio Westerlund 1.

Os investigadores chamam-lhe de fluxo nascente, ou em fase inicial, porque foi provavelmente produzido recentemente por estrelas jovens e massivas dentro do enxame e ainda não teve tempo de sair do disco galáctico. Eventualmente, irá penetrar no halo galáctico, que é o gás quente que rodeia a Via Láctea.

Westerlund 1 situa-se ligeiramente abaixo do plano galáctico, pelo que os investigadores pensam que o gás se expandiu assimetricamente, seguindo o caminho de menor resistência para uma zona de menor densidade abaixo do disco.

"Um dos próximos passos é modelar a forma como os raios cósmicos viajam através deste espaço e como criam um espetro de energia de raios gama variável", disse Härer. "Também gostaríamos de procurar características semelhantes noutros enxames de estrelas. Tivemos muita sorte com Westerlund 1, uma vez que é tão massivo, brilhante e está tão perto. Mas agora sabemos o que procurar e talvez encontremos algo ainda mais surpreendente".

"Desde que iniciou operações há 17 anos, o Fermi tem avançado a nossa compreensão do Universo que nos rodeia", disse Elizabeth Hays, cientista do projeto Fermi no Centro de Voo Espacial Goddard da NASA em Greenbelt, Maryland, EUA. "Desde atividade em galáxias distantes até às tempestades de relâmpagos na nossa própria atmosfera, o céu de raios gama continua a surpreender-nos".

// NASA (comunicado de imprensa)
// Instituto Max Planck de Física Nuclear (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Nature Communications)

Quer saber mais?

Westerlund 1:
Wikipedia

Superenxame de estrelas:
Wikipedia

Raios cósmicos:
Wikipedia

Telescópio Espacial Fermi:
NASA
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HESS (High Energy Stereoscopic System):
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